DE69300883T2 - Picture tube. - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Bildröhre, die einen Bildverstärker, eine Rahmenröhre und eine Streakröhre einschließt.This invention relates to a picture tube including an image intensifier, a frame tube and a streak tube.
Es ist eine Röntgenstrahl-Fluoreszenzvervielfacherröhre bekannt, die mit einer Fotokathode und einer fluoreszierenden Fläche ausgestattet ist, wie in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung SHO-53-67347 und ähnlich in der NL-A-7508792 offenbart ist. Die fluoreszierende Fläche dieser Vervielfacherröhre ist mit elektrophoretischen Techniken ausgebildet und ist eine Vielschichtstruktur, die aus einer transparenten leitenden Schicht, einer fluoreszierenden Schicht und einer dünnen Metallschicht besteht, die nacheinander in der angegebenen Reihenfolge auf der Innenfläche einer Glasplatte (einer Ausgangsstirnplatte) aufgebracht sind, die der Fotokathode gegenüberliegt.There is known an X-ray fluorescent multiplier tube equipped with a photocathode and a fluorescent surface as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication SHO-53-67347 and similarly in NL-A-7508792. The fluorescent surface of this multiplier tube is formed by electrophoretic techniques and is a multilayer structure consisting of a transparent conductive layer, a fluorescent layer and a thin metal layer which are sequentially deposited in the order indicated on the inner surface of a glass plate (an output face plate) facing the photocathode.
Um die optische Kopplung an dem Ausgang der Bildröhre zu verbessern, wird im allgemeinen eine faseroptische Platte (FOP) als eine Ausgangsstirnplatte verwendet. Die fluoreszierende Fläche der Bildröhre, in der die FOP verwendet wird, ist eine zweischichtige Struktur. Insbesondere ist die fluoreszierende Schicht direkt über der Innenfläche der FOP aufgebracht, und die dünne Metallschicht ist über der fluoreszierenden Schicht aufgebracht. Die dünne Metallschicht verhindert, daß an der fluoreszierenden Schicht erzeugtes Licht zu der Fotokathode zurückgeführt wird, und wird daher ein rückwärtiger Metallüberzug genannt.To improve the optical coupling at the output of the picture tube, a fiber optic plate is generally used (FOP) is used as an output face plate. The fluorescent surface of the picture tube in which the FOP is used is a two-layer structure. Specifically, the fluorescent layer is deposited directly over the inner surface of the FOP, and the thin metal layer is deposited over the fluorescent layer. The thin metal layer prevents light generated at the fluorescent layer from being returned to the photocathode and is therefore called a back metal coating.
Im allgemeinen werden die Bildröhren mit FOPs in Verbindung mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung verwendet. Bei Gebrauch ist die Bildaufnahmevorrichtung direkt auf der FOP befestigt. Um die Bildaufnahmevorrichtung auf Erdpotential zu halten, ist eine transparente leitende Schicht auf der Außenfläche der FOP ausgebildet, um diese zu erden. Andererseits ist ein starkes elektrisches Feld zwischen der Innen- und der Außenfläche der FOP ausgebildet, da an den rückwärtigen dünnen Metallüberzug eine positive hohe Spannung angelegt ist. Dieses starke elektrische Feld bewirkt, daß elektrische Ladungen in der fluoreszierenden Schicht infolge von Leckströmen, die durch die FOP fließen, auftreten. Aufgrund der in der fluoreszierenden Schicht verbleibenden elektrischen Ladungen werden lokal dunkle Flecken an der Ausgangsseite der FOP für eine kurze Zeitspanne beobachtet, wenn Licht gleichmäßig auf die Fotokathode fällt. Die dunklen Flecken verschwinden schließlich, da die fluoreszierende Schicht, die normalerweise elektrische Isolationseigenschaften hat, leitende Eigenschaften zeigt, wenn die fluoreszierende Schicht Licht erzeugt, die elektrischen Ladungen werden so von der fluoreszierenden Schicht abgeführt, bald nachdem die Bildröhre in Funktion gebracht ist.Generally, the picture tubes with FOPs are used in conjunction with a solid-state image pickup device. In use, the image pickup device is directly mounted on the FOP. In order to keep the image pickup device at ground potential, a transparent conductive layer is formed on the outer surface of the FOP to ground it. On the other hand, a strong electric field is formed between the inner and outer surfaces of the FOP because a positive high voltage is applied to the back thin metal coating. This strong electric field causes electric charges to appear in the fluorescent layer due to leakage currents flowing through the FOP. Due to the Due to the electric charges remaining in the fluorescent layer, dark spots are observed locally on the output side of the FOP for a short period of time when light is evenly incident on the photocathode. The dark spots eventually disappear because the fluorescent layer, which normally has electrical insulation properties, exhibits conductive properties when the fluorescent layer generates light, and the electric charges are thus discharged from the fluorescent layer soon after the picture tube is put into operation.
Ferner werden aufgrund von Entladungen, die zwischen dem rückwärtigen dünnen Metallfilm und der FOP auftreten und durch das starke elektrische, über die fluoreszierende Schicht ausgebildete Feld oder durch in die fluoreszierende Schicht aus der FOP einfallende Elektronen verursacht werden, helle Flecken lokal auf der Ausgangsseite der FOP beobachtet, wenn kein Licht auf die Fotokathode trifft. Diese dunklen und hellen Flecken haben ein ähnliches Muster, da diese Flecken aufgrund der Tatsache erzeugt werden, daß einige Fasern der FOP Leitfähigkeit zeigen.Furthermore, due to discharges occurring between the back thin metal film and the FOP caused by the strong electric field formed across the fluorescent layer or by electrons incident into the fluorescent layer from the FOP, bright spots are observed locally on the output side of the FOP when no light is incident on the photocathode. These dark and bright spots have a similar pattern because these spots are generated due to the fact that some fibers of the FOP exhibit conductivity.
Während die Verwendung von stark isolierten FOPs die Bildung von dunklen und hellen Flecken verhindern kann, d.h. einer Verschlechterung der Bildqualität, verursacht der Aufwand stark isolierter FOPs ein zusätzliches Problem der Erhöhung der Gesamtkosten von Bildröhren, in denen sie verwendet werden. Außerdem neigen dunkle Flecken und helle Flecken dazu, leicht aufzutreten, sogar wenn hochisolierte FOPS verwendet werden, wenn die FOPs schlank ausgebildet sind oder hohe Spannung an sie angelegt ist.While the use of highly isolated FOPs can prevent the formation of dark and light spots, i.e. In addition to the deterioration of picture quality, the expense of highly isolated FOPs causes an additional problem of increasing the overall cost of picture tubes in which they are used. In addition, dark spots and bright spots tend to occur easily even when highly isolated FOPs are used, when the FOPs are made thin or high voltage is applied to them.
Gemäß dieser Erfindung ist eine Bildröhre, die aufweist:According to this invention there is provided a picture tube comprising:
eine Fotokathode zum Erzeugen von Fotoelektronen infolge von auf die Kathode auftreffender Strahlung; unda photocathode for generating photoelectrons as a result of radiation incident on the cathode; and
eine faseroptische Platte mit einer ersten Seite und einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite, wobei die faseroptische Platte so angeordnet ist, daß die erste Seite in einer Richtung orientiert ist, daß sie der Fotokathode gegenüberliegt, charakterisiert durch;a fiber optic plate having a first side and a second side opposite the first side, the fiber optic plate being arranged such that the first side is oriented in a direction to face the photocathode, characterized by;
eine erste transparente leitende Schicht, die über der ersten Seite der faseroptischen Platte aufgebracht ist;a first transparent conductive layer deposited over the first side of the fiber optic plate;
eine fluoreszierende Schicht, die über der ersten transparenten leitenden Schicht aufgebracht ist;a fluorescent layer deposited over the first transparent conductive layer;
eine rückwärtige Metallelektrode, die auf der fluoreszierenden Schicht ausgebildet ist; unda rear metal electrode formed on the fluorescent layer; and
eine zweite transparente leitende Schicht, die über der zweiten Seite der faseroptischen Platte aufgebracht ist.a second transparent conductive layer deposited over the second side of the fiber optic plate.
Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt, wobei vorzugsweise die erste transparente leitende Schicht und die rückwärtige Metallelektrode elektrisch verbunden sind, so daß kein elektrisches Feld über die fluoreszierende Schicht entsteht, wodurch die Ursache der dunklen und hellen Flecken beseitigt ist. Jedoch ist es im allgemeinen ausreichend, wenn die erste transparente leitende Schicht vorhanden ist, auch wenn sie elektrisch von der rückwärtigen Metalleleketrode getrennt ist, da in diesem Fall das elektrische Feld über die fluoreszierende Schicht im wesentlichen gleichförmig ist, wodurch das auf der ersten leitenden Schicht erscheinende Muster eliminiert wird.Preferred features of the invention are set out in the dependent claims, wherein preferably the first transparent conductive layer and the rear metal electrode are electrically connected so that no electric field is generated across the fluorescent layer, thereby eliminating the cause of the dark and light spots. However, it is generally sufficient for the first transparent conductive layer to be present even if it is electrically separated from the rear metal electrode, since in this case the electric field across the fluorescent layer is substantially uniform, thereby eliminating the pattern appearing on the first conductive layer.
Spezielle Ausgestaltungen von Bildröhren gemäß dieser Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:Specific embodiments of picture tubes according to this invention are described below with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1(a) eine Querschnittsdarstellung ist, die eine Gesamtanordnung einer Nahtyp-Bildröhre gemäß einer ersten Ausgestaltung dieser Erfindung zeigt;Fig. 1(a) is a cross-sectional view showing a Overall arrangement of a proximity type picture tube according to a first embodiment of this invention;
Fig. 1(b) eine Querschnittsdarstellung ist, die eine Struktur einer fluoreszierenden Fläche zeigt, die auf einer FOP der in Fig. 1(a) gezeigten Bildröhre geformt ist;Fig. 1(b) is a cross-sectional view showing a structure of a fluorescent surface formed on an FOP of the picture tube shown in Fig. 1(a);
Fig. 1(c) eine Querschnittsdarstellung ist, die eine modifizierte Struktur einer fluoreszierenden Fläche zeigt, die auf einer FOP geformt ist; undFig. 1(c) is a cross-sectional view showing a modified structure of a fluorescent surface formed on a FOP; and
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung ist, die eine Gesamtanordnung eines Bildverstärkers gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung dieser Erfindung zeigt.Fig. 2 is a cross-sectional view showing an overall arrangement of an image intensifier according to a second preferred embodiment of this invention.
Mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben, wobei ähnliche Teile und Komponenten durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind, um Vervielfachung der Beschreibung zu vermeiden.Preferred embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, wherein like parts and components are designated by the same reference numerals to avoid duplication of description.
Wie in Fig. 1(a) gesehen werden kann, ist eine evakuierte Ummantelung aus einem zylindrischen Gefäß 1 geformt, mit einer allgemein kreisförmigen Glasstirnplatte 2, die luftdicht an einer Öffnung des Gefäßes befestigt ist. An der anderen Öffnung des zylindrischen Gefäßes 1 ist luftdicht eine faseroptische Platte (FOP) 3 über eine Halterung 4 befestigt. Eine Fotokathode 5 ist auf der Innenfläche der Stirnplatte 2 aus einem Material wie zum Beispiel einem Alkalimetall geformt. Eine fluoreszierende Fläche 6 ist an der der Fotokathode 5 gegenüberliegenden Seite der FOP 3 geformt.As can be seen in Fig. 1(a), an evacuated enclosure is formed from a cylindrical vessel 1 having a generally circular glass face plate 2 which is hermetically is attached to one opening of the vessel. At the other opening of the cylindrical vessel 1, a fiber optic plate (FOP) 3 is hermetically attached via a holder 4. A photocathode 5 is formed on the inner surface of the face plate 2 made of a material such as an alkali metal. A fluorescent surface 6 is formed on the side of the FOP 3 opposite to the photocathode 5.
Wie in Fig. 1(b) gezeigt ist, besteht die fluoreszierende Fläche 6 aus drei Schichten; einer ersten transparenten leitenden Schicht 61 (hergestellt aus Indiumzinnoxid ITO), die über der FOP 3 aufgebracht ist, einer fluoreszierenden Schicht 62 mit hohen Isolierungseigenschaften, die über der ersten transparenten leitenden Schicht 61 aufgebracht ist und eine rückwärtige Metallelektrode 63 (hergestellt aus Aluminium), die auf der fluoreszierenden Schicht 62 geformt ist. Der Rand der rückwärtigen Metallelektrode 63 ist mit dem Rand der ersten transparenten leitenden Schicht 61 verbunden, um die erste transparente leitende Schicht 61 und die rückwärtige Metallelektrode 63 auf demselben Potential zu halten. Auf der der fluoreszierenden Fläche 6 gegenüberliegenden Fläche der FOP 3 ist eine zweite transparente leitende Schicht 7 geformt, die ebenfalls aus Indiumzinnoxid hergestellt ist. Die zweite transparente leitende Schicht 7 ist geerdet.As shown in Fig. 1(b), the fluorescent surface 6 consists of three layers; a first transparent conductive layer 61 (made of indium tin oxide ITO) deposited over the FOP 3, a fluorescent layer 62 with high insulation properties deposited over the first transparent conductive layer 61, and a rear metal electrode 63 (made of aluminum) formed on the fluorescent layer 62. The edge of the rear metal electrode 63 is connected to the edge of the first transparent conductive layer 61 to keep the first transparent conductive layer 61 and the rear metal electrode 63 at the same potential. On the surface of the FOP 3 opposite to the fluorescent surface 6, a second transparent conductive layer 7 is formed, which is also made of indium tin oxide. The second transparent conductive layer 7 is grounded.
An die fluoreszierende Fläche 6 ist ein positives Potential angelegt, das größer als das der Fotokathode 5 ist. Deshalb fallen, wenn die Fotokathode 5 Fotoelektronen bei Auftreffen von einfallendem Licht (hy) erzeugt, die erzeugten Fotoelektronen auf die fluoreszierende Fläche 6, die daraufhin fluoresziert. Da die zweite transparente leitende Schicht 7, die an der Außenfläche der FOP 3 vorhanden ist, geerdet ist, entwickelt sich ein starkes elektrisches Feld über die FOP 3. Deshalb können einige Leckströme durch die FOP 3 fließen. Jedoch werden, selbst wenn die Leckströme dort hindurchfließen, elektrische Ladungen, die an der ersten transparenten leitenden Schicht 61 ankommen, von dieser abgeführt. Daher treten Entladungen in Bereichen der fluoreszierenden Schicht 62 und Aufladungen in die fluoreszierende Schicht 62 nicht auf.A positive potential larger than that of the photocathode 5 is applied to the fluorescent surface 6. Therefore, when the photocathode 5 generates photoelectrons upon incident light (hy), the generated photoelectrons fall on the fluorescent surface 6, which then fluoresces. Since the second transparent conductive layer 7 present on the outer surface of the FOP 3 is grounded, a strong electric field develops across the FOP 3. Therefore, some leakage currents may flow through the FOP 3. However, even if the leakage currents flow therethrough, electric charges arriving at the first transparent conductive layer 61 are discharged by the first transparent conductive layer 61. Therefore, discharges in areas of the fluorescent layer 62 and charges in the fluorescent layer 62 do not occur.
Deshalb werden nach Anlegen von Spannung an die Bildröhre und sofort nach Start der Bildgebung keine hellen oder dunklen Flecken erzeugt. Daher ist die Bildqualität verbessert, besonders während der Zeitdauer von drei bis dreißig Sekunden sofort nach dem Start der Bildgebung, wenn dunkle Flecken am wahrscheinlichsten auftreten.Therefore, bright or dark spots are not generated after power is applied to the picture tube and immediately after imaging is started. Therefore, image quality is improved, especially during the period of three to thirty seconds immediately after imaging is started, when dark spots are most likely to appear.
Die in Fig. 1(c) gezeigte Bildröhre ist eine Modifikation der in den Figuren 1(a) und 1(b) gezeigten Röhre, bei der die erste transparente leitende Schicht 61 und die rückwärtige Metallelektrode 63 elektrisch voneinander getrennt sind und die erste transparente leitende Schicht 61 in einem freien Zustand gehalten ist. Die erste transparente leitende Schicht 61 kann auf einem Potential gehalten werden, das sich von dem der rückwärtigen Metallelektrode unterscheidet. Mit solchen Strukturen kann ein gleichförmiges elektrisches Feld über die fluoreszierende Schicht 62 erreicht werden, obwohl die Entladungen in Bereichen der fluoreszierenden Schicht 62 und die Aufladungen in die fluoreszierende Schicht 62 auftreten können, anders als bei der in den Figuren 1(a) und 1(b) gezeigten Ausgestaltung. Infolgedessen werden die dunklen Flecken und die hellen Flecken an der Ausgangsseite der FOP nicht feststellbar.The picture tube shown in Fig. 1(c) is a modification of the tube shown in Figs. 1(a) and 1(b) in which the first transparent conductive layer 61 and the rear metal electrode 63 are electrically separated from each other and the first transparent conductive layer 61 is kept in a free state. The first transparent conductive layer 61 can be kept at a potential different from that of the rear metal electrode. With such structures, a uniform electric field can be achieved across the fluorescent layer 62, although the discharges in portions of the fluorescent layer 62 and the charges in the fluorescent layer 62 may occur, unlike the configuration shown in Figs. 1(a) and 1(b). As a result, the dark spots and the bright spots on the output side of the FOP become undetectable.
Das Material für die erste transparente leitende Schicht 61 ist nicht auf Indiumzinnoxid beschränkt. Jedoch ist es wünschenswert, daß die erste transparente leitende Schicht 61 eine Schicht ist, die dünn genug (z.B. hundert oder mehrere hundert Nanometer für Indiumzinnoxid) ist, um Verringerungen in der Bildqualität zu verhindern.The material for the first transparent conductive layer 61 is not limited to indium tin oxide. However, it is desirable that the first transparent conductive layer 61 be a layer that is thin enough (e.g., one hundred or several hundred nanometers for indium tin oxide) to prevent reductions in image quality.
Fig. 2 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Bildverstärker gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung dieser Erfindung zeigt. Der Ausgangsabschnitt des Bildverstärkers ist derselbe wie der in Fig. 1(b) gezeigte. In der zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist die Stirnplatte 2 integral mit einer Glasummantelung geformt. Eine Elektronenlinse 8 zum Fokussieren des Elektronenstrahls und eine Mikrokanalplatte (MCP) 9 zum Vervielfachen der Elektronen sind zwischen der Fotokathode 5 und der fluoreszierenden Fläche 6 vorhanden.Fig. 2 is a cross-sectional view showing an image intensifier according to a second preferred embodiment of this invention. The output portion of the image intensifier is the same as that shown in Fig. 1(b). In the second preferred embodiment, the face plate 2 is integrally molded with a glass shell. An electron lens 8 for focusing the electron beam and a micro-channel plate (MCP) 9 for multiplying the electrons are provided between the photocathode 5 and the fluorescent surface 6.
In der zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist das elektrische Potential zwischen der fluoreszierenden Fläche 6 und der zweiten transparenten leitenden Schicht 7 generell größer, so daß die günstigen Wirkungen, die durch die Benutzung dieser Erfindung erreicht werden, stärker ausgeprägt werden.In the second preferred embodiment, the electrical potential between the fluorescent surface 6 and the second transparent conductive layer 7 is generally larger, so that the beneficial effects achieved by the use of this invention are more pronounced.
Wie oben beschrieben ist, hat eine erfindungsgemäße Bildröhre eine erste transparente leitende Schicht, die über der Innenfläche eines FOP aufgebracht ist. Da die fluoreszierende Schicht und die leitende reflektierende Schicht auf der Fläche der ersten transparenten leitenden Schicht geformt sind, haben sie alle dasselbe hohe positive elektrische Potential. Deshalb treten elektrische Ladungen nicht in der fluoreszierenden Schicht auf, selbst wenn Leckstrom teilweise an dem Innenabschnitt der FOP erzeugt wird, die eine Struktur mit einer zweiten transparenten leitenden, über der Außenfläche der FOP aufgebrachten und geerdeten Schicht hat. Da dies jegliche Notwendigkeit, stark isolierte FOPs zu verwenden, beseitigt, wird es möglich, eine Hochleistungsbildröhre preiswert zu schaffen. Verwendung dünnerer FOPS wird ebenfalls möglich.As described above, a picture tube according to the present invention has a first transparent conductive layer deposited over the inner surface of a FOP. Since the fluorescent layer and the conductive reflective layer are formed on the surface of the first transparent conductive layer, they all have the same high positive electric potential. Therefore, electric charges does not occur in the fluorescent layer even if leakage current is partially generated at the inner portion of the FOP, which has a structure with a second transparent conductive layer deposited over the outer surface of the FOP and grounded. Since this eliminates any need to use highly insulated FOPs, it becomes possible to create a high performance picture tube inexpensively. Use of thinner FOPs also becomes possible.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: HEYER, V., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 806 |